Geri Dön

Yarıiletken lazerlerde çizgi genişleme faktörünün yapay sinir ağları ile modellenmesi

Modeling of linewidth enhancement factor in semiconductor laser diodes using artificial neural networks

  1. Tez No: 121659
  2. Yazar: FATİH VEHBİ ÇELEBİ
  3. Danışmanlar: PROF. DR. KENAN DANIŞMAN
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Elektrik ve Elektronik Mühendisliği, Electrical and Electronics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Lazer diyodu, Yapay sinir ağları, Yarı iletkenler, Çizgi genişleme faktörü, Laser diodes, Artificial neural networks, Semiconductors, Linewidth enhancement factor
  7. Yıl: 2002
  8. Dil: Türkçe
  9. Üniversite: Erciyes Üniversitesi
  10. Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
  13. Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.

Özet

ÖZET Optik haberleşme sistemlerinin ana bileşenlerinden biri olan yarıiletken lazer diyotlann kararlı çalışması sistemin verimliliği açısından büyük önem taşımaktadır. Lazer ışımasının tek dalga boyunda ve eşfazlı olması, çizgi genişliği ve çizgi genişleme faktörününde (ÇGF) olabildiğince küçük olması yüksek frekans modülasyonunda ve sürekli dalga işleminde büyük önem taşımaktadır. Sinyal zayıflaması,modülasyon hızı ve iletim uzaklığı da doğrudan çizgi genişliğine ve dolayısıyla çizgi genişleme faktörünün düşük olmasına bağlıdır. İletim kapasitesinin artırılması ve optik haberleşme sistemlerinde doğru ölçüm yapılabilmesi de bu faktörün düşük değerde ve net olarak belirlenmesine bağlıdır. Son yıllarda çizgi genişleme faktörünün bir çok teorik modellemesi yapılmasına rağmen elde edilen deneysel değerler ile teorik modeller arasında gözle görülür derecede farklar devam etmektedir. Buda teorik modellerdeki bir çok yaklaşımdan, varsayımdan ve değerleri kabaca tahmin edilen parametrelerden kaynaklanmaktadır. Öğrenme becerisi, kolayca farklı problemlere uygulanabilirliği, genelleme özelliği, hızlı işlem yapabilip az bilgiye gereksinim duyması ve doğrusal olmayan sistemlere uygulanabilirliği yapay sinir ağlarını (YSA) son yıllarda farklı mühendislik problemlerine uygulama da oldukça popüler yapmıştır. Bu özelliklerinden dolayı bu çalışmada çizgi genişleme faktörü yapay sinir ağları ile modellenerek yeni bir bakış açısı getirilmiştir. Çalışmanın birinci bölümünde çizgi genişleme faktörünün lazer diyotlar ve sistemler üzerindeki etkisi açıklanıp tez çalışmasının amacı verilmiştir.VI ikinci bölümde çizgi genişleme faktörü tanımlanarak literatürde mevcut analitik ifadeler gözden geçirilmiş ve bu parametrenin teorik ve deneysel olarak belirlenmesinde kullanılan metotlar açıklanmıştır. Üçüncü bölümde yapay sinir ağlarının temel prensipleri, kullanılan öğrenme algoritmaları ve yapıları kısaca tanıtılmış bazı YSA uygulamalarından kısaca bahsedilmiştir. Dördüncü bölümde değişik lazerler için YSA modellerinin detayları aktarılıp sonuçlan verilmiştir. Modellerden elde edilen sonuçların literatürde verilen deneysel sonuçlarla uyumluluk gösterdiği tespit edilmiştir. Son bölümde elde edilen sonuçlar irdelenerek gelecekte yapılması gereken çalışmalar için öneriler verilmiştir. Sonuç olarak, yarıiletken lazerlerde Çizgi Genişleme Faktörünün YSA ile modellenmesi ilk defa bu tez çalışmasında büyük bir başarıyla gerçekleştirilmiştir. Elde edilen sonuçların literatürdeki deneysel sonuçlarla oldukça uyumlu olduğu görülmüştür.

Özet (Çeviri)

vıı SUMMARY Stability in semiconductor laser diodes is very important in terms of efficiency in optical communication systems. For an efficient lasing, the laser light should be monochromatic and coherent. Also the linewidth and the linewidth enhancement factor are supposed to be as small as possible. The linewidth enhancement factor (a) affects the performance of the whole system for both CW operation and high frequency modulation conditions. In order to increase the transmission capacity and to resolve accuracy, a narrow linewidth and thus a small and accurate enhancement factor is expected. Although there are different ways for modelling a factor, there are still large discrepancies in the magnitude of a in terms of measured and calculated values. These discrepancies might occur from various approximations, assumptions and rough estimations presented in analytical models. In general, the features of ANNs such as learning, generalization, fast real-time operation and ease of implementation have made them very popular. Especially They offer magic and powerful solutions in non-linear system modelling. In this work ANNs have used in the modelling of linewidth enhancement factor for the first time. This approach will bring different aspects to the literature. In the first chapter of this work, the effectiveness of linewidth enhancement factor on the components of the optical communication system is explained and the objective of the dissertation is summarized.vııı In the second chapter, experimental and analytic methods to obtain a factor are briefly reviewed. The parameters affecting a factor are revised on the basis of theoretical and experimental studies. The basic principles of ANNs including different architectures are reviewed in the third chapter. In addition to that the learning algorithms used in this dissertation are also introduced. In the fourth chapter, the details of ANN modellings are presented for different kinds of lasers. The results obtained from the modellings are given. It is definite to say that The ANN results are much closer to the experimental values reported in literature. In final chapter the works presented in this study are concluded. Suggestions for future works are also outlined in this chapter. As a conclusion, the study presented in this work to calculate the a factor in laser diodes with the help of ANNs is the first time introduced with great success. The results are in very good agreement with the experimental studies available in literature.

Benzer Tezler

  1. Tez No

    121731

    Modelling of gain, differential gain, index change and linewidth enhancement factor for quantum well lasers

    Kuantum kuyu lazerleri için kazanç, diferensiyel kazanç, kırınım değişimini ve çizgi genişlik faktörünün modellenmesi

    SEMRA DİNDAROĞLU

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2002

    Fizik ve Fizik MühendisliğiGaziantep Üniversitesi

    Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. BEŞİRE GÖNÜL

  2. Tez No

    65664

    Üç boşluklu lazer diyod karakteristikleri ve frekans kaymasının bastırılması

    The Characteristics of three cavity laser diodes and supression of frequency shifting

    AHMET ÖZEK

    Doktora

    Türkçe

    Türkçe

    1997

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiErciyes Üniversitesi

    Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. KENAN DANIŞMAN

  3. Tez No

    79194

    Gözenekli silisyumda He-Ne lazerinin yapısal etkileri

    Structural effects of He-Ne laser on porous silicon

    AHMET OGEDAY OLCAYTO

    Yüksek Lisans

    Türkçe

    Türkçe

    1998

    Fizik ve Fizik MühendisliğiYıldız Teknik Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. EMEL ÇINGI

  4. Tez No

    29700

    Ultrashort pulse generation by gain switching

    Kazanç anahtarlama yöntemi ile çok kısa süreli darbe üretimi

    MUHİTTİN SAYIN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1993

    Elektrik ve Elektronik MühendisliğiGaziantep Üniversitesi

    Elektrik-Elektronik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. SADETTİN ÖZYAZICI

  5. Tez No

    47994

    Gain measurements via spontaneous emission in quantum well semiconductor lasers

    Kuvantum kuyulu yarıiletken lazerlerde kendiliğinden salım ile kazanç ölçümleri

    TALAL AZFAR

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    1996

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    PROF.DR. ATİLLA AYDINLI

Geri Dön